Dirbtinio intelekto technologijos vis sparčiau keičia ne tik informacinių technologijų sektorių, bet ir biologijos mokslus. Naujausias tarptautinės mokslininkų komandos pasiekimas gali tapti vienu reikšmingiausių žingsnių sintetinės biologijos istorijoje – tyrėjams pavyko sukurti sintetinį organizmą, kuris išgyvena neturėdamas vienos iš pagrindinių gyvybės sudedamųjų dalių.

Sukurta bakterija, galinti išgyventi su 19 aminorūgščių

JAV Kolumbijos universiteto, Masačusetso technologijos instituto (MIT) ir Harvardo universiteto mokslininkai sėkmingai modifikavo E. coli bakteriją. Tyrimo rezultatai paskelbti prestižiniame mokslo žurnale „Science“.

Iki šiol buvo manoma, kad visoms žinomoms gyvybės formoms būtinas standartinis 20 aminorūgščių rinkinys. Aminorūgštys yra pagrindinės baltymų sudedamosios dalys, nuo kurių priklauso ląstelių veikla ir organizmų gyvybingumas.

Tačiau naujajame tyrime mokslininkai, pasitelkę generatyvinius baltymų kūrimo modelius, visiškai pašalino izoleuciną iš bakterijos genetinės sistemos. Tai pirmasis laboratorijoje sukurtas mikroorganizmas, galintis išgyventi naudodamas tik 19 aminorūgščių.

Kaip buvo pakeista bakterijos genetinė sistema

Tyrėjai sistemingai pakeitė visus 382 izoleucino likučius bakterijos ribosomoje – ląstelės struktūroje, atsakingoje už baltymų gamybą. Be to, buvo sujungtas 21 perprojektuotas ribosominis baltymas į vieną veikiančią sistemą.

Rezultatas – gyvybinga, evoliuciškai stabili, nors ir lėčiau auganti ląstelė, galinti funkcionuoti laboratorinėmis sąlygomis.

Mokslininkų teigimu, šis pasiekimas leidžia geriau suprasti, kaip galėjo vystytis ankstyvosios gyvybės formos Žemėje prieš milijardus metų. Tai itin svarbu ne tik sintetinės biologijos, bet ir evoliucijos tyrimų srityje.

Dirbtinis intelektas tapo esmine tyrimo dalimi

Didelį vaidmenį šiame projekte atliko pažangūs dirbtinio intelekto ir struktūrinio modeliavimo įrankiai. Modernūs skaičiavimo modeliai leido analizuoti evoliucinį konservatyvumą bei biosintezės sąnaudas ir tiksliai nustatyti, kad izoleuciną galima pašalinti nesukeliant mirtinų pasekmių ląstelei.

Anot tyrėjų, tradiciniais laboratoriniais metodais tokio sudėtingumo biologinės problemos būtų praktiškai neįveikiamos. Dirbtinis intelektas padėjo greitai modeliuoti tūkstančius galimų biologinių scenarijų ir atrinkti tinkamiausius sprendimus.

Pastaraisiais metais panašios technologijos vis aktyviau naudojamos farmacijos, genetikos ir biotechnologijų srityse. Lietuvoje taip pat daugėja investicijų į gyvybės mokslų sektorių, o Vilnius neretai vadinamas vienu sparčiausiai augančių biotechnologijų centrų Baltijos regione.

Galimos praktinės pritaikymo sritys

Ekspertų vertinimu, sintetiniai organizmai su supaprastinta genetine sandara ateityje gali turėti didžiulę reikšmę biotechnologijų pramonei.

Tokios modifikuotos bakterijos galėtų būti naudojamos saugesnėje pramoninėje gamyboje ar inovatyvioje medicinoje. Kadangi jos negalėtų išgyventi natūralioje aplinkoje, sumažėtų rizika nekontroliuojamai išplisti už laboratorijų ar gamybos ribų.

Tai ypač aktualu vystant naujos kartos vaistų gamybą, tvarius cheminės pramonės procesus ar biologinius sprendimus klimato kaitos problemoms spręsti.

Mokslas priartėjo prie galimybės perrašyti biologijos taisykles

Šis proveržis rodo, kad technologijų ir gyvybės mokslų susiliejimas sparčiai keičia mokslinių tyrimų galimybes. Tyrėjų teigimu, ateityje gali tapti įmanoma saugiai ir efektyviai perkurti kai kuriuos fundamentalius biologijos principus.

Nors tokie eksperimentai kelia ir etinių diskusijų, dauguma specialistų sutinka, kad sintetinės biologijos pažanga gali atverti naujas galimybes medicinoje, energetikoje bei aplinkosaugos srityse.

Naujas etapas sintetinės biologijos istorijoje

Mokslininkų sukurtas mikroorganizmas, kuriam pakanka 19 aminorūgščių, laikomas vienu reikšmingiausių pastarojo meto pasiekimų biologijos srityje. Šis tyrimas ne tik praplečia supratimą apie gyvybės ribas, bet ir parodo, kokį svarbų vaidmenį šiuolaikiniame moksle jau atlieka dirbtinis intelektas.

Ateityje tokie atradimai gali iš esmės pakeisti požiūrį į biologiją, mediciną ir net pačią gyvybės sampratą.